陸架相

陸架相（shelf facies）即陸架沉積（shelf deposit），是海相沉積類型之一。大陸架指平均低潮線以下到水深約200米的水下地區，再往下便進入大陸坡。

基本介紹

• 中文名：陸架相
• 外文名：shelf facies
• 所屬：海相沉積
• 同義詞：陸架沉積

釋義

陸架相（shelf facies）即陸架沉積（shelf deposit），是海相沉積類型之一。大陸架指平均低潮線以下到水深約200米的水下地區，再往下便進入大陸坡。現代陸架沉積是由粉砂質粘土或粘土質粉砂構成的。近岸陸架通常還包括粗粉砂或細粒砂層，它是在大風暴期形成的，所以也稱風暴砂層。古代陸架沉積中常含各種形態的砂岩體，分選好，交錯層發育，可見海綠石、膠磷礦、長石等海相自生礦物。

陸架相研究現狀

國外研究現狀

陸架相的研究始於20世紀初，1919年John－son提出了級序陸架的概念，認為陸架是向海傾斜的、能量和粒級逐次減弱的均衡剖面，隨著水深的增加，水動力作用逐漸減弱，沉積物粒徑逐漸變細。隨著海上調查資料的積累，海洋地質學家發現，全球陸架上大部分沉積物的分布並非如此，沉積物分布與現代水動力環境並不匹配的現象廣泛存在，尤其是許多學者發現在波浪和底流流速達不到物質起動臨界流速的地區有大量粗粒砂質沉積物分布。據此，Emery提出了殘留沉積的概念，認為全新世海平面快速上升，使得更新世海平面低位時期其他各種環境（如河流、湖泊、濱岸、三角洲、冰川等）的沉積物被海水淹沒，造成這些低位期的殘留沉積與新的淺水陸架環境不匹配。

隨著對陸架相物研究的深入，許多學者發現在殘留沉積體中存在對現代陸架動力過程的回響，從而提出了“過程－回響”概念，認為現代陸架動力過程與沉積物分布和底床形態存在密切關係，強調沉積物類型、沉積速率、物源以及全新世海侵對陸架區域的改造程度等均對陸架相有重要的影響。這一時期最具代表性的實例就是人們對北美西部白堊系線狀砂體成因的重新認識。起先，它被公認為是淺海陸架的遠濱砂壩沉積，並作為古代陸架砂岩沉積模式的一個重要代表。在“過程－回響”概念的指導下，重新認識了其成因，認為它是與相對海平面變化有關的臨濱沉積，即濱岸沉積物在由大規模（一般為盆地尺度）的相對海平面變化引發的侵蝕作用控制下，逐漸脫離了其原始沉積地點。

1991年Thorne等進一步發展深化了“過程－回響”觀點，提出以可容納空間對沉積補給的比率來刻畫沉積物補給速率、相對海平面變化和沉積輸送的關係，並據此將淺海陸架劃分為補給主導的陸架相體系和可容納空間主導的陸架相體系。這些研究成果為將現代陸架相研究成果用於對古代淺水陸架相序列的動態模式研究提供了一種框架思路。

國內研究現狀

我國學者對黃海、東海、渤海和南海等淺海海域進行了深入的研究，從不同角度分析了陸架沙質沉積的成因，提出了陸架淺海的3種沉積模式，即殘留沉積模式、沙漠化成因模式和潮流沉積模式。

20世紀60-80年代我國學術界廣泛接受了殘留沉積這一概念，它成功地解釋了沉積物與水動力環境不匹配的現象，但同時過多地強調沉積物的物理、礦物和生物特徵，而忽略了它們與現代水動力的聯繫，誤將遼東淺灘、台灣淺灘等歸為殘留沉積。沙漠化成因模式的基本觀點是，在晚更新世末期，我國近海陸架幾乎全部裸露成陸，強大的風力作用致使出露的鬆散海相沉積物遭到解體破壞，發育以風沙吹揚作用為主的沉積物，並且現今陸架上的沙質沉積物如殘留沉積和潮流沉積，均是由末次冰期的沙漠體演化而來。

目前潮流沉積模式在國內學術界居於主導地位，從20世紀70年代初至今，經過幾十年的探索，已基本查明渤海、黃海、東海和南海潮流沙脊的底形特徵與發育歷史。特別值得一提的是，中法科學家對渤海東部潮流沉積進行了深入研究，指出遼東淺灘的潮流堆積區和老鐵山水道的潮流侵蝕區構成一個完整的潮流沉積地貌體系，否定了遼東淺灘屬於殘留沉積的看法，對我國淺海陸架相進行了重新分析審視。他們認為潮流對海底地貌和沉積的形成發育起了主導作用，並在我國近海陸架識別出5個現代潮流沉積地貌體系，提出了海峽－淺灘型和一般淺灘2種基本的潮流沉積模式。這些研究成果對我國近海陸架沙質沉積研究的貢獻是巨大的，不僅豐富和充實了我國陸架相模式的內容，也是我國學者對世界陸架潮流沉積學的重要貢獻。

陸架相的動態模式

Thorne等]以“過程－回響”觀點為指導，認為水動力條件、沉積補給機制和相對海平面變化共同控制了陸架的沉積特徵，提出據可容納空間與沉積物補給的比率可將陸架分為補給主導的沉積體系和可容納空間主導的沉積體系，這為分析研究淺海陸架相作用提供了理論指導。

（1）補給主導的陸架相體系　可容納空間與沉積物補給的比率小於1，沉積補給的速率超過了可容納空間的增容和沉積物分散的速率，以高的沉積補給速率和總體海退為特徵。高位期河流沉積物發生卸載，大量的細砂岩、粉砂岩和黏土向陸架搬運，高位期陸源河流沉積物的大量卸載是沉積物向陸架補給的主要模式，河流的相對能量、河口的海水作用以及三角洲前緣的地形地貌均對沉積體系具明顯的控制作用。

補給主導的陸架相體系一般形成層厚數十米至數百米、相對均勻的細粒沉積，且沉積物的粒度隨水深增加、流體能量的變化在垂向和橫向上呈有序變化。它們多作為海退單元得以保存，形成從濱岸向陸架的進積地層單元，是高位體系域中最常見的單元。

（2）可容納空間主導的陸架相體系　可容納空間與沉積物補給的比率大於1，海平面上升和沉積物分散速率超過了沉積補給速率，以相對海平面上升和沉積物高速逸散為特徵。相對海平面上升期，濱岸遭受風暴流、潮流等的侵蝕沖刷，大量的沉積物被局限於河口，陸源沉積物的供給有限，沉積物大部分是原地沉積物經潮流、風暴的改造再作用的產物。

可容納空間主導的陸架相體系一般發育數厘米、數米直至數十米的薄層，沉積物粒度相對較粗，含經簸選的礫質滯留沉積，薄層的粗粒滯留沉積覆於侵蝕性海進面之上。生物擾動強烈，發育多種潛穴層、鑽孔層，多見於海進體系域的底部。現代可容納空間主導體系包括了世界上研究最為深入的2個陸架，即環西北歐洲陸架和美國東部中大西洋海灣，它們皆有明顯的海進型濱岸特徵。

陸架相的控制因素

控制陸架相的主要因素為水動力條件、沉積物補給機制和相對海平面變化。對於海灣環境而言，漏斗狀和半封閉狀的岸線形態也是制約陸架相的一個因素。一些學者認為原始的不規則海底地形也是其形成的初始條件之一。

水動力條件

淺海陸架區的水動力條件複雜多樣，包括潮流、波浪、風暴、河流徑流和洋流等，其中潮流、波浪和風暴是淺海陸架相區最重要的水動力。水動力的類型、強度及其對沉積物再改造的頻率都對陸架相有重要的控制作用。

潮流對海底的作用包括侵蝕作用和沉積作用2種，相應地形成侵蝕和堆積2種地貌形態。從我國近海潮流沉積的發育情況來看，當最大潮流流速大於3kn時，潮流以侵蝕作用為主，形成不同規模的沖刷溝槽等負地形；當最大潮流流速介於1～3km時，潮流以沉積作用為主，潮流將其從侵蝕區攜帶來的物質堆積下來，形成潮流淺灘，又因潮流性質不同，形成了潮流沙脊和潮流沙席2類地貌形態。

季節性颱風或颶風所形成的淺海風暴流對陸架相具有重要的影響，它強烈侵蝕海底沉積物，風暴浪總體效應是對海岸帶的破壞和沉積物在陸架區的堆積。風暴沉積規模一般較大，但由於風暴發生次數較少，其沉積物常被改造而保存較少。風暴流一般形成片狀分布的沙席，只在局部特殊地貌中形成脊槽相間的沙脊沉積。

河流徑流和洋流也是影響淺海陸架相的水動力。河流徑流的強度直接影響陸源物質的供給和向海方向的輸送範圍，河流徑流一般在河口灣處受海水頂托和地貌變化的影響而迅速減弱，發生沉積物堆積。洋流主要搬運黏土等細粒沉積物，目前關於淺海陸架洋流沉積的研究還比較少。

沉積物補給

沉積物補給包括外部補給和原地再改造2種類型。外部補給主要指陸源沉積物供給，例如受不同程度風力影響的貧乏植被的辮狀河沖積平原能向陸架提供豐富的陸源沉積物，這些陸源沉積物不斷地遭受潮流、風暴等的侵蝕分割，從濱岸逐漸向陸架搬運遷移，形成沙席、沙脊等多樣的陸架淺海沉積。

原地再改造主要指原地沉積物受潮流、波浪和風暴等水動力的再作用成為有效的陸架相物補給源，比較常見的是低位期出露海面的先期陸架相物以及海底豐富的鬆散沉積物受波浪、潮流等的改造，沙質沉積物重新分配，形成形態各異的陸架沙脊。

此外，沉積物的粒度與陸架相也有密切的關係，一般地，粉砂岩、細砂岩較容易被搬運、沉積；粒度較粗的礫岩、砂礫岩，因其重力和摩擦力的影響較大，對水流速度的要求較高，不易搬運；細粒的泥質、黏土等沉積物，由於黏滯力的作用，也不易被懸浮搬運。

相對海平面變化

反覆的海平面升降變化及頻繁的海進－海退對陸架砂岩的積聚和再改造有重要的作用。在相對海平面上升時期，發生明顯的海侵，潮流、風暴流等對濱岸沉積進行侵蝕，侵蝕下來的物質經歷了分選、再沉積過程，發育可容納空間主導的陸架相體系。在相對海平面下降的海退期，大量的陸源沉積物向海進積，發育補給主導的沉積體系。